首次在20中期发现了全氟烷基和多氟烷基物质或PFAS或PFA^Th世纪¹并迅速被希望开发新的防水材料和不粘涂料的产品制造商采用。在美国海军航空母舰上发生致命大火之后，²PFA再次救援。科学家能够开发出一种新的含PFA的水性膜形成泡沫（AFFF），这是一种异常有效的阻燃剂。

PFA的极端化学稳定性是其实用性的关键，但不幸的是，这也使它们成为一类麻烦的持久环境污染物，可以轻松地在全球范围内散布而不会破裂。绰号为“永远的化学物质”，最近在南极洲最偏远的地区发现了PFA的痕迹³以及全球人和动物的血统。⁴

然而，尽管它们的环境存在笼罩着，但对PFA​​污染的风险以及如何控制它仍然相对较少。确定关注的PFA，发现它们在自然界中的存在并最终消除这些污染物是当今环境工程师的关键研究重点。

确定PFA及其潜在危险

According to the U.S. Environmental Protection Agency,⁵大量暴露于PFA可能会导致孕妇的生殖问题，对幼儿的不良发育影响以及增加前列腺，肾脏和睾丸癌的风险增加。

But studying the health effects of PFAS is a surprisingly difficult endeavor. In order to assess the risk that these PFAS contaminants may present to human and animal health properly, scientists first need to know exactly what PFAS are present in the environment and in what concentrations. Unfortunately, the answers to such questions are far from straightforward.

“那些以最高浓度发生的化合物在对生态系统服务或人类的风险方面可能不是最相关的。”Jens Blotevogel, PhD, research assistant professor in the Department of Civil and Environmental Engineering at Colorado State University,. “It may be hidden somewhere in these lower concentration species, and then there are transformations happening among PFAS too.”

Blotevogel博士是希望揭开PFA复杂性的研究人员之一。Blotevogel及其同事使用21个Tesla傅立叶转变型环相共振质谱仪（21T ft-ICR MS），他的同事开发了一种新技术，能够从单个PFA中识别出一千台PFA环境样本。⁶

Blotevogel解释说：“ FT-ICR MS是世界上质量分辨率最高的工具。”“因此，我们能够在质谱中解决峰值，无法解决其他乐器，这意味着我们可以看到您在任何其他乐器上都看不到的物种并告诉它们。”

研究团队目前正在使用此数据来构建PFAS库，以便其他研究人员和政府部门可以通过21T FT-ICR MS利用这些PFA上收集的详细信息。

“We want to develop a PFAS library that expands the current library available and develop tools for forensic analysis,” Blotevogel continued. “Ultimately, because not everyone has an FT-ICR MS in the basement, we want to identify important marker compounds that could be source- and product-specific markers for forensics.”

“这可能是[识别]风险和毒性或基于运输的研究的[识别]感兴趣的分子，因此希望它们可以由生产者合成。然后可以在较低的分辨率质谱仪（例如串联质谱仪）上分析它们。”

到目前为止，该团队已经研究了在消防AFFS和自然有机物中存在的PFA，并计划将来研究PFAS在地下水中的存在。

PFAS测试：克服挑战并满足监管要求

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早期检测可以遏制环境风险

防止PFA进入食物链并成为潜在健康风险的唯一真正方法是将这些化学物质从环境中最小化或去除这些化学物质。但是，目前对现场测试可能的PFA污染，需要将样品发送到异地实验室进行化学分析，这一过程可能会昂贵且耗时。

Researchers at Curtin University, Australia, in collaboration with Universidad Nacional de Córdoba, Argentina, recently developed a new on-site testing method⁷这可以立即检测和量化水样中常见PFA的水平。发表在期刊上分析师，研究人员证明了该技术在检测和量化全氟二硫酸盐（PFOS）中的应用（PFOS ^- ），是尖刺的饮用水和海水样品中最突出的新兴PFA污染物之一。

“Our method is based on electrochemistry, specifically voltammetry, which is a method that allows us to control the voltage applied between electrodes and measure the current,”Professor Damien Arriganof Curtin University explained. “The magnitude of the current gives us an indication of the concentration of a substance.”

该方法使用这些电极推动电离PFO ^- 使用包含微孔的特殊玻璃膜跨越不混溶的油水边界。PFO的运动 ^- 离子会改变油 - 水界面的电性能，该特性可以分析并用于量化非常低浓度的PFO ^- 在样本中。

“我们本质上收集了所有PFO ^- 在石油阶段相同的体积很小。我们可以在石油阶段建立相对较高的浓度，然后将其推向界面，从而使我们的电流与浓度成正比。” Arrigan解释说。

One of the strengths of this method is that it is very flexible. The technique can be applied to most common PFAS compounds with minimal changes being made to the testing apparatus.

“The limitation of our approach is that the PFAS substances must be ionized or ionizable, so they must be charged in solution,” Arrigan said. “There are some PFAS-replacement compounds that have come in in the last few years that are actually neutral, so we can't detect those.”

通过进一步的开发和商业化，研究人员认为，该技术可以成为环境行业的便携式，可靠的测试解决方案。政府机构还可以利用这种测试解决方案来快速调查环境中的PFA水平，并标记可能需要补救的区域。

Improved Throughput for the Analysis of PFAS in Drinking Water

由于健康和环境问题的日益增长，因此在市售仪器上有效，可靠地执行现有和即将进行的监管方法。下载此应用说明以发现一个可以确定EPA方法533中列出的所有PFAS分析物的系统，并在量化的较低限制下显示出良好的恢复和精度。

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从我们的水中删除PFA

The stability of PFAS makes them a particularly tricky class of compounds to remediate, even if the contaminant’s presence can be detected and identified quickly. Many of the most common environmental cleanup technologies, such as chemical oxidation or bioremediation, are largely ineffective at addressing PFAS.⁸

当前可用于治疗水中PFA的补救技术通常依赖于吸附或离子交换机制。例如，先前已证明颗粒化活性炭是从水中去除长链PFA的有效吸附剂介质。⁹但是，短链PFA仍然很难处理。

最近，北卡罗来纳大学教堂山分校的科学家报告了一种新的过滤树脂的发展，该树脂能够捕获长链PFA。¹⁰树脂（一种离子荧光凝胶）连接了一个荧光成分，有助于吸引PFAS到树脂上，以及一个离子成分，该离子成分启动离子交换以收集PFA并将其保持在树脂中。

此外，与可能随着时间的推移有效的其他过滤树脂不同，这种新的离子荧光凝胶树脂可以用简单的甲醇溶液洗涤并多次重复使用。

In water spiked with 21 common PFAS seen in North Carolina, the ionic fluorogel resin was able to remove around 85% of all PFAS, including 100% of the troublesome PFOS and perfluorooctanoic acid (PFOA), as well as 70 to 80% of short-chain PFAS.

这样的树脂与水中非PFAS污染物使用的其他过滤树脂没有巨大不同，因此研究人员希望有足够的资金能够在未来五年内商业化。

While there are efforts being made to phase out PFAS¹¹并减少了市场流通的PFAS产品的数量，这些化合物的持久性质意味着PFAS污染可能会继续是未来几年的环境问题。但是，随着新检测，分析和治疗选择的出现，这个现代问题在寻找现代解决方案的道路上是很好的。

参考

1. Interstate Technology Regulatory Council. History and user of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS).https://pfas-1.itrcweb.org/fact_sheets_page/pfas_fact_sheet_sheet_history_and_ase_use_april2020.pdf。于2020年4月出版。2022年4月访问。

2. Vergun D. Naval research lab chemists search for PFAS-free firefighting foam. U.S. Department of Defense.https://www.defense.gov/news/news-stories/article/article/2017249/naval-research-lab-chemists-search-for-pfas-for-pfas-fire-firem-firem-firem-firem/。2019年11月15日发布。2022年4月访问。

3.绿色和平。南极中的微塑料和持续的氟化化学物质。https://www.greenpeace.org/static/planet4-international-stateless/2018/06/4f99e57-microplastic-antarctic-antarctic-report-report-fort-final.pdf。发布于2018年。2022年4月访问。

4.美国人口中的PFA。有毒物质和疾病注册机构。https://www.atsdr.cdc.gov/pfas/health-effects/us-population.html。于2020年6月24日发布。2022年4月访问。

5. Our current understanding of the human health and environmental Risks of PFAS. U.S. Environmental Protection Agency.https://www.epa.gov/pfas/our-current-understanding-human-health-and-environmental-risks-pfas。于2021年10月14日发布。2022年4月访问。

6. Young RB，Pica NE，Sharifan H等。超高分辨率21T ft-ICR MS的PFAS分析：可疑和非目标筛选，具有无与伦比的质量分辨能力和准确性。Environ Sci Technol。2022; 56（4）：2455-2465。doi：10.1021/acs.est.1C08143

7. Viada BN，Yudi LM，Arrigan DWM。通过离子转移剥离伏安法在两个不混溶的电解质溶液之间的一系列微小面积上检测全氟辛烷磺酸盐。分析师。2020; 145（17）：5776-5786。doi：10.1039/d0an00884b

8.治疗技术 - PFAS - 每个氟烷基物质。https://pfas-1.itrcweb.org/12-treatment-technologies/。2021年8月更新。2022年4月访问。

9. Ochoa-Herrera V，Sierra-Alvarez R.通过吸附到颗粒状活性碳，沸石和污泥上，去除全氟表面活性剂。化学层。2008; 72（10）：1588-1593。doi：10。1016/j.chemosphere.2008.04.029

10. Kumarasamy E，Manning IM，Collins LB，Coronell O，Leibfarth FA。离子氟凝胶用于从水中修复均和多氟化烷基物质。ACS Cent Sci。2020; 6（4）：487-492。doi：10。1021/acscentsci.9b01224

11.什么是PFAS化学品？环境工作组。https://www.ewg.org/what-are-pfas-Femicals。2022年4月访问。